7QPSK调制解调试验

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7.QPSK调制解调试验-移动通信试验报告

计算机与信息工程学院验证性试验报告

一、试验目的

1.了解QPSK技术在移动通信系统中的应用2.把握QPSK调制解调数据传输过程；

3.了解QPSK的载波恢复和位定时恢复的基本方法4.把握QPSK解调数据传输过程；1.把握升余弦成形滤波原理二、预备知识

1.数字信号传输的工作方式与工作过程2.QPSK的基本工作原理3.升余弦成形滤波软件4.QPSK解调的基本工作原理5.载波同步和位同步的基本方法三、试验仪器

1、移动通信试验箱一台；2、台式计算机一台；3、示波器一台；四、试验原理

QPSK调制解调的实现原理框图如图。

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J

图4.2.8QPSK调制解调原理框图

A点为发送数据；B串/并变换

发送数据长度为128bit，经过交织器输出的数据为一路串行数据，需要进行串/并变换，产生两路并行数据各为64bit。C差分编码：

为了防止相位模糊现象，采用差分编码，并进行QPSK映射。

差分编码的公式：InQnan1bn1anbnQPSK映射采用如下方式：

图4.2.9QPSK映射图

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D滤波与调制模块

方波会在时间上扩展，造成码间干扰，导致接收机在检测一个码元时发生错误的概率增大。所以在调制系统中需要对信号进行滤波，以减少失真和符号间干扰（ISI）。每一支路在进行调制之前进行Nyquist成形滤波使QPSK信号的功率谱限制在分派的带宽内。在这里，选择具有均方升余弦滚降特性的滤波器。具有升余滚降特性的H（ω）可表示为：

Ts

T

H(w)s[1sin(Tsw)]

20

，抽样作卷积。

将滤波器的冲击响应函数列表，33个样值。

取不同的窗函数，滤波器的频谱特性不同。这里选择哈明窗作为窗函数，这样可以避免产生吉布斯现象。取滚降系数α=0.5，抽样步长Ts=Tc/10，每个码元采样10个点，阶数N=33。图4.2.10为滤波器特性的仿真示意。

图4.2.10成形滤波器特性

滤波后信号调制到25kHz的载波上，两路相加从而完成信号调制。E接收到的已调信号

为了实现正交解调，需要进行希尔伯特变换，获得两个分量I和Q。

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IancosctbnsinctQansinctbncosct

F能量判决与载波恢复

在接收端能量判决，当超过设定的门限值后，可判断接收到有效信号。通过发送的训练序列来进行载波同步。图4.2-11显示载波同步的过程，载波误差逐渐收敛。

图4.2.11载波同步误差角度收敛图

在这里，我们简单的探讨一下同相正交解调的原理，来说明载波同步的方法。设两个正交的滤波器的输出为I(t)和Q(t)，那么正交解调的过程用数学公式表示如下：

A(t)I(t)cos(ct)Q(t)sin(ct)a(t)cosb(t)sin

B(t)I(t)sin(ct)Q(t)cos(ct)a(t)sinb(t)cos4.2.2

若没有经过载波同步，本地载波与调制信号的载波会存在相位误差，这里设为，计算可知：

b(t)B(t)cosA(t)sin4.2.3

a(t)A(t)cosB(t)sin

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若载波已同步，即为0，那么b(t)B(t)，a(t)A(t)，从而得到解调的结果；

若0，我们可以在训练阶段，使发送的an与bn一致，即上式中的

a(t)b(t)，则可得到tg

B(t)A(t)

这一重要的结果。

B(t)A(t)

通过这个结果我们可以求出，调整载波相位，从而实现载波同步。G位定时

位定时也即码同步。这里需要从每个码元的10个抽样点中选择适合的判决时刻。位定时误差的提取时刻可依据基带信号过零点。继载波同步训练序列之后，发送位定时训练序列（倒相序列）。采用下面位定时误差提取法：

图4.2.12位定时误差提取示意图

eb(n)S(n)[S(n2)S(n2)]，

假使eb(n)0，则定时抽样脉冲向前调整；反之应向后调整。H信号同相正交解调当发送序列为

{1,1,1,0,0,0,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,0,1,0,1,0,1,0,1,0,1,0,1,1,1,1,1,1,1,1,1,0,1,0,1,0,1,0,1,0,1,0,1,1,1,1}，对应的解调后得到的波形图4.2-13。

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图4.2.13解调的结果五、试验步骤

1.启动试验箱，在主界面上选择试验“QPSK调制〞，进入“QPSK调制〞界面。

2.点击“系统模型〞按钮，弹出“QPSK调制原理框图〞窗口，熟悉QPSK调制原理；关闭该窗口。

3.输入原始数据。原始数据产生方式有两种：自动和手动。选中“自动〞方式时，原始数据由系统自动生成；未选中“自动〞方式时，将会出现数据输入窗口，根据窗口提醒输入16进制原始数据，点击“返回〞按钮完成输入。4.点击“初始化〞按钮，调制过程开始；

5.根据系统模型，在画面右上方选择需要观测的信号点对应的字母（如要观测发送数据的波形，点击字母“A〞），观测调制过程中信号点的波形；可通过页面下方按钮选择“放大〞、“缩小〞或“移动〞观测波形。

6.也可以选择通过示波器观测各信号点。先将示波器的输入端与试验板上“观测端M〞（在试验箱最右边偏上的位置，为D/A转换器的输出口）连接，根据系统模型，在画面右上方选择需要观测的信号点对应的字母（如要观测发送数据的波形，点击字母“A〞），在示波器上观测调制过